研究目的與推動方式

配合本中心近中程研究目標之加強災害預警及應變研判、針對新興及複合性 災害議題（如關鍵基礎設施、氣候變遷等）進行脆弱度評估，並研擬相關減災策 略。其分年工作重點為：發展 CI 失效之災害衝擊評估方法、關鍵基礎設施系統 相依性分析技術、應變需求之 CI 衝擊評估與主題圖應用、不同災害情境進行災 害衝擊分析-水庫受災失效時對下游地區之衝擊評估、因應行政院災害防救應用 科技方案：建置災害管理平台，其中議題六：基礎設施評估與監測等之相關研發 與協調規劃工作。

積極開發 CI 失效災害衝擊評估方法，除持續以供水設施為示範例，由災害 衝擊鏈分析、系統失效對實體、社會、經濟等造成區域脆弱性衝擊的風險分析方 法開發，並針對設施元件與整體系統的停止運作水準的評估方法進行探討，據以 提供未來災害應變與減災下基礎設施的災害衝擊評估。

鑒於 CI 失效可能會造成國家社會衝擊，基於本中心減災與應變之災害管理 需求，開發 CI 篩選評估工具，與應變需求的應用主題圖，藉以提供災害應變時 對於重要設施的預警資訊與加強防護作為。

由系統內相依性分析方法開發著手，運用感受性系統模型（Sensibility Model）、鄰近關聯矩陣（Adjacency Matrix）、系統災害衝擊鏈（Impack Chain）、

設施主被動關聯性（Active-Passive Comparision）、停止運作水準之投入產出模 型（Inoperability Input-Output Model）與風險評估的觀念，建立系統衝擊關聯 矩陣，經由不同的時序推估系統中各元件之後果影響，藉以表現出其剩餘的服務 水準（Serviceability）或運作水準（Operability）與系統整體受衝擊情形。

基礎設施失效之災害衝擊評估 第二章

全球環境變遷使得極端氣候型態發生頻繁，而台灣地區天然災害發生次數與 強度皆與日俱增，對於人民生命、財產、生活安全造成可觀的損失。針對天然災 害所造成關鍵基礎設施（CI）的損害或失效，目前國內的研究多著墨於單一設施 的災損評估，缺乏對於不同區之同項設施或整合不同設施的衝擊評估，而部分涉 及系統關聯性之議題亦僅能以質化方式進行分析。有鑑於此，本研究以系統相依 性為基礎，建構設施之失效衝擊評估分析架構。利用實際資料，開發可實際操作 之評估標準。本研究提出 CI 失效災害衝擊評估架構，依據「行政院國家關鍵基 礎設施安全防護計畫」中，國家關鍵基礎設施定義項目為：供水、能源、交通、

緊急救援與醫院、資通訊、中央政府、銀行與金融、科學園區，而各項設施從中 央、縣市、鄉鎮；由上而下，各項設施系統間，在地理上或功能上有著緊密的關 係，受災後的設施將造成國家運作及民生基本需求的衝擊。本研究項目今年度主 要以開發及建立方法架構為主要目標，其項目如下：CI 失效之區域災害衝擊評 估方法建立、單一設施系統跨區域災害衝擊評估方法建立，以及區域系統間災害 衝擊評估方法建立。

地震災害發生時，位於重災區之維生管線接受到嚴重損壞，本研究以歷史災 例歸納如下：

1. 2011 年 03 月 11 日，東日本大震災，規模 9.0

依據日本內閣府於災後 6 月 24 日公佈，東日本大地震所造成建築物及 基礎設施等損失約為 16.9 兆日元，包括住宅、工廠、道路、港灣、供 水、供電等設施，其中，供水、供電設施損失約 1.3 兆日元。福島縣災 害對策本部公布，由於福島核電廠事件，造成災後停電戶數高達 870 萬戶 3559 處道路損壞、27 處鐵路損壞、77 做橋梁損壞等（東日本大 賑災復興對策本部，2011）。厚生勞動省 4 月份公佈供水影響戶數約 230

萬戶左右（東日本大賑災復興對策本部，2011）。重災區福島地區於災 後 3 月 18 日由福島縣保福祉部資料統計，共調查 61 個市町村的水道 單位，其中 37 個市町村水道單位發生斷水情形；另有 2 個市町村水道 單位出現供水混濁，主要的損害包含：管線破損、停電導致送水功能中 斷及淨水場停止運轉等。由統計資料顯示，於震度 5 弱以上範圍內的水 道設施，多有斷水情形發生。

2. 1995 年 1 月 17 日，日本阪神大地震，規模 7.2

日本兵庫縣共有 135 萬 6 千戶供水用戶，其中約 121 萬戶及大阪府約 有 2 萬戶發生停水，停電中斷之損害金額高達 2,300 億日元，所受到的 損害以管線為主，管線損害大部分集中於震度七的範圍內（周永川等，

2001）。

3. 1999 年 9 月 21 日，台灣集集大地震，規模 7.3

集集大地震，震央位於南投縣集集鎮，造成 150 萬戶停電、114 萬戶停 水、26 座橋梁嚴重損壞、受損公路約 55 條。設施損壞狀況主要包含：

橋梁斷裂、電力中斷、瓦斯滲漏、供水中斷等（921 地震資料分析與災 情資訊管理系統，1999）。

觀察國際間重大的地震災害事件，歸納出共同的趨勢：當震區範圍廣大時，

災後首先出現避難收容人數眾多、物資缺乏等情形；同時，基礎設施受到嚴重損 害，造成行政機關癱瘓、救援工作緩慢、災區居民生活極為不便；震區範圍之都 市機能顯著下降，且震後無法迅速恢復正常，進行長期檢查與復舊。

2.1 CI 之區域災害衝擊評估方法

內設施失效衝擊之評估方法以及災害衝擊評估指標之建立。指標內涵包括災害潛 勢、設施脆弱因子、以及失效影響因子三類，並分別針對主、次要設施部門進行 空間及功能之衝擊評估。利用地理資訊系統（GIS）整合衝擊指標，進一步將不 同設施間之相依性納入考量。本研究開發之衝擊評估方法以實際案例分析確認其 可操作性。利用取得之資料將分析系統之衝擊關鍵點，藉由情境分析評估天然災 害對於選定之設施系統所造成之衝擊。

2.1.1 CI 失效災害衝擊評估指標方法

以災害的角度進行開發，並且思考對基礎設施之受災前後所需評估的衝擊項 目，各項設施層級包括中央、縣市及鄉鎮，由上而下，不同層級的設施系統之間，

存在緊密的關聯程度；此外，就地理及功能觀點而言，探討相關受災設施之失效，

所導致對國家運作及民生基本需求之衝擊。本研究主要之研究架構在於評估天然 災害下，設施系統失效之衝擊，未來可提供減災及應變階段之參考。

本研究彙集國內外資料，參考包括：Müller、GTZ 等對於災害風險及脆弱度 之相關研究，根據黃詩倩等（2011）發展適用於基礎設施失效之災害衝擊評估 指標，如（式 2.1）所示。主要工作包含：確認分析工具、選定設施及區域；進 行背景資料彙集；界定指標/次指標等項目。使用基礎設施失效之災害衝擊評估 指標評估因災害致使基礎設施失效而造成的衝擊程度，除考量基礎設施本身之設 施脆弱因子（Inherent vulnerability of CI, CIv）之外，並考量代表災害發生可能 性之危害（Hazard, H），視為災害潛勢危害因子；此外，亦納入因依存於失效基 礎設施而受衝擊之他項設施、社會與民生等相依因子（CI interdependency, CIi）。

災害衝擊評估指標 = f （災害潛勢因子、設施受災衝擊因子） （式 2.1）

= f （災害潛勢因子、設施脆弱因子、失效影響因子）

基礎設施失效之災害衝擊評估指標：結合災害潛勢、CI 本身脆弱因子以及其 失效後所造成之影響程度。

災害潛勢因子（H）：係指在造成實質毀壞之潛在危險的事件、現象、人為 活動或條件。此類潛在事件可能造成人員傷亡、財物 損失、生活與服務失序、社會與經濟之崩解或環境之 退化。以技術層面而言，危害可藉由不同地區的歷史 資料，包括可量化的發生頻率與強度，以科學化的方 式分析之（UN/ISDR, 2009）。

CI 受災衝擊因子：考量未受災情況，評估設施脆弱因子（CIv）及失效影響 因子（CIi）

設施脆弱因子（CIv）：針對設施實體與環境之脆弱評估

失效影響因子（CIi）：設施於失效後對社會、民生及其他依存性 CI 的影響 面臨不同災害條件之基礎設施受災衝擊因子亦不盡相同，若區域內存在不同 的基礎設施，應先各別評估之後再進行整合，並考慮不同基礎設施間的相依性，

且假設災害情境評估災害，用以評估因災害導致基礎設施失效後所造成的衝擊。

完成基礎設施災害衝擊評估後，將衝擊程度群組化為「非常低」、「低」、「中」、「高」

及「非常高」共五種影響等級。由於時間與空間位置的差異以及因子選取不同，

基礎設施失效之災害衝擊評估指標為相對性之評估方式。此研究項目之應用與本 中心「P5 地震災害風險分析專案」間的關係如圖 1 所示。

P5 專案

2.1.2 CI 災害衝擊評估指標展示架構

上述災害潛勢及基礎設施受災衝擊因子資料利用疊加分析及空間分析完成 資料庫之建立，應用於情境分析相關研究，展示介面以視覺化方式呈現，如圖 2 所示。未來將各個災害衝擊評估指標進一步設定大規模地震情境（震央位置、深 度、地震規模等）後，可模擬探討位於強震區內的台灣自來水事業處第 2 區營運 處及第 12 區營運處供水系統以及示範都會區域之供水、供電及交通系統，因強 震衝擊及相依性影響所造成之基礎設施元件失效衝擊評估。除了以五個等級之衝 擊程度表示外，並評估情境設定下跨系統供水情形的改變，將結果結合 GIS 圖 層以展現空間及系統之衝擊，提供公部門減災及應變階段決策參考。

大規模地震情境下基礎設施失效災害衝擊評估展示架構規劃示意圖 圖2

2.2 單一設施系統跨區域災害衝擊評估方法

單一設施系統內，區域災害衝擊評估以石門水庫供水區－台灣自來水公司第 12 區營運處及第 2 區營運處為供水系統為示範系統（區），首要先進行背景調查、

圖層建立、系統關連建立及基礎設施災害衝擊評估指標篩選準則訂定等。